本文關鍵詞：柴油機催化型DPF捕集過程數(shù)值模擬及排放性能試驗研究

  更多相關文章： 柴油機 催化型DPF 數(shù)值模擬 捕集 排放特性

【摘要】：柴油機具有動力強、油耗低和可靠性高等優(yōu)點,已得到廣泛應用,但是尾氣中的顆粒排放較高,給地球環(huán)境和人類健康帶來較大的危害。催化型DPF(Catalytic Diesel Particulate Filter,CDPF)不僅能有效地降低柴油機的顆粒排放,還能將排氣中CO、HC和NO等成分進行催化轉(zhuǎn)化,有效進行DPF的連續(xù)被動再生;將DOC(Diesel Oxidation Catalyst)與CDPF組合(簡稱DOC+CDPF)使用不僅能夠保證CDPF的工作可靠性,進一步降低CO、HC,還能實現(xiàn)DPF載體的連續(xù)再生。為了深入研究CDPF的捕集特性以及對柴油機氣體污染物和顆粒結(jié)構(gòu)特征的影響,本文應用數(shù)值模擬方法,分析了CDPF捕集過程時內(nèi)部流場及顆粒分布特性。借助柴油機臺架試驗,評價了CDPF以及DOC+CDPF后的排放性能,同時應用透射電鏡(TEM)和圖像處理技術,考察了CDPF和DOC對顆粒形貌結(jié)構(gòu)的影響。應用GT-POWER和AVL-FIRE軟件建立了CDPF數(shù)值模型,對模型的壓降進行數(shù)值模擬,并借助臺架試驗驗證了模型的準確性。此外,重點分析了CDPF壓降曲線分布特性,CDPF內(nèi)部氣流流動和顆粒分布變化規(guī)律,并優(yōu)化了CDPF結(jié)構(gòu)參數(shù)。模擬結(jié)果表明,在CDPF載體內(nèi),捕集初期是以深床過濾為主,隨著時間的增加,捕集方式逐漸以濾餅捕集為主;由于擴口區(qū)域內(nèi)存在渦流區(qū),造成進入CDPF的氣流速度不均勻,而在氣流流場的影響下,顆粒在CDPF軸向位置和徑向位置也呈不均勻分布;隨著顆粒沉積量增大,CDPF截面軸向流速分布均勻性得以改善,而改變?nèi)肟诹魉賹S向流速分布影響較小;當使用直徑比為3.0、孔密度(CPSI)為200和過濾壁厚為0.35 mm的CDPF時,可獲得較高的捕集效率和較低的壓降變化,并有利于CDPF的氣流分布且對柴油機性能影響較小。通過臺架試驗,對比分析了CDPF和DOC+CDPF對柴油機性能及排放的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明,柴油機在標定轉(zhuǎn)速不同負荷下運行,通過CDPF作用,CO和HC轉(zhuǎn)化率平均可達73%和64%,NO的轉(zhuǎn)化率最高可達28%,高負荷時,通過CDPF作用,對碳煙排放的降低效果較好,而柴油機燃油消耗率小幅增加;通過DOC+CDPF作用,對CO、HC和NO均有較好的氧化作用,其轉(zhuǎn)化率均有所增加,DOC對碳煙排放的影響不明顯。應用TEM試驗,對DOC+CDPF前后排氣中的顆粒進行表征獲得顆粒的微觀形貌特性,運用圖像處理方法,分析了顆粒的平均直徑,并計算了顆粒的計盒維數(shù),探討了CDPF和DOC對顆粒形貌結(jié)構(gòu)及團簇程度的影響。TEM分析結(jié)果表明,全負荷時,柴油機排氣中的顆粒群呈團狀、球狀分布,堆積明顯,基本碳粒子輪廓難以分辨;在DOC作用下,顆粒群呈鏈狀、簇狀分布,基本碳粒子的輪廓清晰;在DOC+CDPF作用下,顆粒堆積程度下降,基本碳粒子的輪廓更加明顯。此外,顆粒的平均粒徑減小;顆粒結(jié)構(gòu)變得松散。
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK427

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 ;柴油機顆粒物捕集系統(tǒng)DPF:可減排95%[J];農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程;2013年08期

2 孟忠偉;李路;陳鵬;閆妍;;DPF白載體傳熱特性的試驗研究[J];內(nèi)燃機工程;2014年04期

3 孫丹紅;;DPF傳感器[J];車用發(fā)動機;2009年04期

4 唐君實;宋薔;徐小波;李水清;姚強;;來流參數(shù)對DPF熱再生過程的影響[J];燃燒科學與技術;2010年03期

5 孟凡生;黃文偉;;機油灰分對柴油機DPF性能影響的分析[J];內(nèi)燃機;2011年05期

6 侯獻軍;馬義;彭輔明;顏伏伍;張獻安;;基于GT-Power的DPF噴油催化燃燒再生仿真技術[J];北京理工大學學報;2011年01期

7 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李路;孟忠偉;陳鵬;;DPF傳熱特性的試驗研究[A];四川省第十一屆汽車學術年會論文集[C];2013年

2 張靖;孟忠偉;閆妍;覃宗勝;;DPF內(nèi)部流場及再生過程仿真[A];四川省第十一屆汽車學術年會論文集[C];2013年

3 楊陽;李志軍;焦鵬昊;劉磊;楊士超;侯普輝;申博璽;;灰分對柴油機DPF捕集再生性能的數(shù)值模擬研究[A];高等學校工程熱物理第十九屆全國學術會議論文集[C];2013年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 姚嘯生;動力性內(nèi)固定DPF的研制及治療胸腰椎爆裂性骨折的實驗研究[D];蘇州大學;2006年

2 王軍;NTP技術轉(zhuǎn)化柴油機NO_x及再生DPF的實驗研究和機理分析[D];江蘇大學;2009年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王希凡;柴油機催化型DPF捕集過程數(shù)值模擬及排放性能試驗研究[D];江蘇大學;2016年

，

本文編號：1246386